Intelligent control of a UAV swarm based on the leader-follower model in conditions of limited communication

Abstract

An intelligent decentralized control system for a swarm of unmanned aerial vehicles has been developed based on the "leader-follower" model, which provides effective interaction between swarm elements, optimization of movement trajectories and dynamic obstacle avoidance in conditions of limited or unstable communication. A control system for a swarm of unmanned aerial vehicles has been studied, which operates in a dynamic environment with a limited or unstable communication channel between individual swarm elements. Such a system involves the interaction of autonomous agents (UAVs), which must ensure coordinated movement, coordination of actions and achievement of a common goal even in the presence of external obstacles or loss of part of the information exchange. The subject of the study are methods, models and algorithms for intelligent decentralized control of UAV swarms, built on the basis of the "leader-follower" principle. Special attention is paid to the use of algorithms for optimizing movement trajectories, methods for dynamic obstacle avoidance, as well as control adaptation to changes in the swarm structure and the quality of communication between elements. Розроблено інтелектуальну децентралізовану систему керування роєм безпілотних літальних апаратів на основі моделі «лідер-слідувач», яка забезпечує ефективну взаємодію між елементами рою, оптимізацію траєкторій руху та динамічне уникнення перешкод в умовах обмеженого або нестабільного зв'язку. Досліджено систему керування роєм безпілотних літальних апаратів, яка працює в динамічному середовищі з обмеженим або нестабільним каналом зв'язку між окремими елементами рою. Така система передбачає взаємодію автономних агентів (БПЛА), які повинні забезпечувати скоординований рух, координацію дій та досягнення спільної мети навіть за наявності зовнішніх перешкод або втрати частини інформаційного обміну. ​​Предметом дослідження є методи, моделі та алгоритми інтелектуального децентралізованого керування роями БПЛА, побудовані на основі принципу «лідер-слідувач». Особлива увага приділяється використанню алгоритмів оптимізації траєкторій руху, методів динамічного уникнення перешкод, а також адаптації керування до змін у структурі рою та якості зв'язку між елементами.